Кіріспе

Тау жыныстарының құрамын есептеу Нормативтік минералогия - тау жыныстарының идеалды минералогиясын геохимиялық принциптерге сәйкес сандық химиялық талдау негізінде бағалау арқылы тау жыныстары үлгісінің құрамын есептеу. Нормативтік минералды есептеулерді CIPW нормасы немесе Барт Ниггли нормасы (осыны да катион нормасы деп атайды) арқылы жасауға болады. Нормативтік есептеулер кристалдалған балқыманың идеалды минералогиясын жасау үшін қолданылады. Алдымен тау жынысын химиялық талдау арқылы элементтік құрамдарын анықтайды. Химиялық талдау нәтижелері дәстүрлі түрде оксидтер ретінде көрсетіледі (мысалы, Mg массалық пайызы MgO массалық пайызы ретінде көрсетіледі). Мұнда тау жыныстарының нормативті минералогиясы минералдық түзілу реті туралы болжамдарға және тау жыныстары мен минералдардың белгілі фазалық қатынастарына негізделіп, және қарапайым минералдық формулаларды қолдану арқылы есептеледі. Есептелген минералогияны балқымалардың кремний толығуы сияқты ұғымдарды бағалау үшін пайдалануға болады. Нормативтік есептеу негізінен есептеу болғандықтан, оны компьютерлік бағдарламалар арқылы жүзеге асыруға болады.

CIPW нормасы

CIPW нормасы 1900-ші жылдардың басында әзірленді және оның негізін қалаушылар, петрологтар Чарльз Крос, Джозеф Иддингс, Луис Пирссон және геохимик Генри Вашингтонның есімімен аталды. CIPW нормативті минералогия есептеуі төменгі қысымда сусыз балқытудан тұншықтырылуы мүмкін типтік минералдарға негізделген және табиғатта кездесетін типтік магмалық геохимияны келесі төрт шектеумен оңайлатады: Магма сусыз жағдайда кристалданады, сондықтан сулы минералдар (горнбленда, биотит) пайда болмайды. Ферромагнездік минералдар А2O3 қоспасы жоқ деп есептеледі. Барлық ферромагнездік минералдар үшін Fe/Mg қатынасы бірдей деп есептеледі. Бірнеше минералдар үйлесімсіз деп есептеледі, сондықтан нефелин және/немесе оливин нормада кварцпен бірге ешқашан пайда болмайды. Бұл жасанды шектеулер жиынтығы, сондықтан CIPW нормасының нәтижелері табиғаттағы магмалық дифференциацияның шынайы барысын көрсетпейді. CIPW нормасын есептеудің негізгі пайдасы - афанитті немесе порфиритті магмалық жыныстың идеалды минералогиясы қандай екенін анықтау. Екіншісі, диагностикалық фельдспатоид түрлерінің жоқтығында тау жынысын құраған балқыманың кремний толысу дәрежесін бағалауға болады. Қаттастың кремниймен қанығу мөлшері кремний құрамына ғана емес, балқымадағы әр түрлі сілтілер мен металл түрлерінің үлесіне байланысты өзгереді. Кремний толығуының этектикалық жазықтығы тау жыныстарының әртүрлі топтарында әртүрлі болады және оны оңай бағалау мүмкін емес, сондықтан тау жынысы кремний толығуының бар-жоғын есептеу қажет. Бұл тау жынысы ішіндегі негізгі элементтердің катиондарын кремнездік аниондарға модальдық пропорцияда беру арқылы жүзеге асырылады, бұл апатит үшін фосфордан, галит үшін хлор мен натрийден, күкірт пен FeO-дан пиритке дейін, FeO және Cr2O3 хромит, FeO үшін бөлінген және ильменит үшін TiO2 тең молярлық мөлшері, кальцит үшін CaO және CO2 ең көп таралған силикат емес минералдарды аяқтау үшін. Қалған химиялық құрамдас бөліктерден Al2O3 және K2O ортоклаза үшін кремниймен бөлінеді; альбит үшін натрий, алюминий және калий және т.б. кремний қалдығы болмағанға дейін (бұл жағдайда фельдспатоидтар есептеледі) немесе артық болғанға дейін, бұл жағдайда тау жынысында нормативті кварц бар.

Нормативтік және модальді минералогия

Нормативтік минералогия - тау жыныстарының минералогиясының бағасы. Ол әдетте визуалды байқалатын минералогиядан кем дегенде минералдық түрлердің түрлеріне қарағанда ерекшеленеді, әсіресе ферромагнезиялық минералдар мен фельдспаттар арасында, онда минералдардың көптеген қатты ерітінділер сериясы болуы мүмкін, немесе ұқсас Fe және Mg қатынастары бар минералдар, әсіресе сумен (мысалы, пироксенді алмастыратын амфибол және биотит). Алайда, афаниттерде немесе фенокристалдары бар тау жыныстарында жер массасымен тепе-теңдіктен анық шығады, тау жынысының эволюциясын және оның аймақтағы басқа магмалық тау жыныстарымен қарым-қатынасын түсіну үшін нормативті минералды есептеу көбінесе ең жақсы.

Сақтық шаралары

CIPW нормасы немесе катион нормасы кремний толығуын немесе толығуын бағалау үшін пайдалы құрал болып табылады; математикалық модельдегі минералдардың бағалауы көптеген болжамдарға негізделеді және нәтижелер бақылауға болатын минералогиямен теңдестірілуі керек. Төмендегі аймақтар есептеулерде ең көп қателерді жасайды; Толық тау жыныстары. Нормативтік минералды есептеу міндетті түрде кумулятивті тау жыныстары үшін жарамсыз болмаса да, жиналған ақпарат күмәнді құндылыққа ие, өйткені кумулятивті тау жынысы оны алған балқытуды білдірмейді. Егер құмтастың жер массасын талдау мүмкін болса, онда аталық балқыту туралы ақпаратты алу үшін нормативтік есептеуді қолдану жарамды. Окистену күйі. Нормативтік есептеу Fe-ді оксид фазалары мен силикат фазалары үшін қол жетімділікке бөлетіндіктен, Fe2 + / Fe3 + қатынасының бағалауына негізделген, аталған тау жынысы үшін қатынасты дұрыс есептемеу магнит немесе гематиттің қате мөлшерін немесе силикат минералогиясын өзгертуге әкелуі мүмкін. Егер үлгідегі Fe2+/Fe3+ қатынасы белгілі болса, алынған есептеу байқалған минералогияға жақын болуы керек. Қысым және температура. CIPW нормасы сусыз еріген және өте төмен қысымда кристалдануға негізделгендіктен, нәтижесінде нормативтік минералогия барлық тау жыныстары үшін, әсіресе мантияда қалыптасқан тау жыныстары үшін байқалатын минералогияны білдірмейді. Нормативтік минералогия жоғары қысымда қалыптасқан тау жыныстарының минералогиясын толықтай дәл көрсете алмайды, мысалы, флогопит амфиболдың орнын, амфибол оливиннің орнын және т.б. алады. Терең қабық пен мантияның ерекше қысым режимдерін дұрыс көрсететін өзгертілген нормативті есептеулер әзірленді. Көмірқышқыл газы. Көмірқышқыл газының силикат балқымаларына әсері өте аз, бірақ кейбір жағдайларда, әсіресе карбонатит, сонымен қатар кейбір лампрофирлік жыныстар, кимберлит және лампроит, балқыма немесе қосымша фазаларда көмірқышқыл газы мен кальциттің болуы нормативтік минералогияны қате шығарады. Бұл, егер көміртек талдамаса, кальцийдің артық болуы, силикаттың нормалық толығуының төмендеуіне және кальций силикаты минералды бюджеттің өсуіне әкеледі. Сол сияқты, егер графит болса (кейбір кимберлиттерде болғандай), бұл артық С шығарады, сондықтан есептеуді артық карбонатқа қарай бұрауға болады. Табиғатта элементтік С-тың артық болуы оттегідің ұшқыштығын азайтады және Fe2+/Fe3+ қатынастарын өзгертеді. Галоидтар. Кейбір галоидтар мен металл емес элементтердің балқыған күйінде болуы нәтижесінде пайда болған химиялық реакцияны өзгертеді. Мысалы, бор турмалинді құрайды; артық хлор фельдспаттың орнына скаполит құрауы мүмкін. Бұл, әдетте, сирек кездеседі, кейбір А типті граниттер мен туысқан жыныстардан басқа. Минералды тепе-теңдіктің бұзылуы. Құралған тау жыныстарына ұқсас, тау жынысында ертеректе ерігеннен мұрагерлік алған бөгде минералдар болуы мүмкін, тіпті ксенолиттер немесе реститтер болуы мүмкін. Мысалы, магмалық брекция бойынша нормативті минералогияны есептеу дұрыс емес. Осы себепті CIPW нормасын кимберлиттер, лампроиттер, лампрофирлер және кейбір кремнийлі тотықты магмалық жыныстарда қолдану ұсынылмайды. Карбонатит жағдайында карбонатты көп қорытылған балқымаға CIPW нормасын қолдану орынсыз. CIPW нормасын метаморфозалық магмалық жыныстарға қолдануға болады. Әдістің жарамдылығы кез-келген магмалық тау жыныстары сияқты метаморфозацияланған магмалық тау жыныстары үшін де дұрыс, және бұл жағдайда ол протолиттік минералогияның қалдықтары қалмауы мүмкін тау жынысынан болжамды минералогияны алу үшін пайдалы.